Términos biológicos

Evolución y Adaptación

Índice de esta página

Selección Natural La medida de "Vida Sana" Supervivencia Selección Sexual Selección Fecundidad Los seres humanos son Exentos de la selección natural? Variación Continua La heredabilidad Los efectos de la selección sobre Poblaciones Selección de estabilización Selección direccional Melanismo industrial Selección disruptiva

En 1859 el naturalista Charles Darwin publicó Inglés El origen de las especies . El libro contenía dos grandes argumentos:
En primer lugar, Darwin presentó una gran cantidad de evidencia de la evolución . Dijo que todos los seres vivos en la tierra hoy en día son los descendientes - con modificaciones - de las especies anteriores.
En segundo lugar, propuso un mecanismo - la selección natural - para explicar cómo la evolución tiene lugar.
Evolución implica dos fenómenos interrelacionados:

• adaptaciónEn el transcurso de tiempo, las especies modifican sus fenotipos en formas que les permiten tener éxito en su entorno.
  Esta página está dedicada a mirar cómo la evolución conduce a la adaptación.
• especiaciónEn el transcurso del tiempo, el número de especies se multiplica; es decir, una sola especie pueden dar lugar a dos o más especies descendientes. De hecho, Darwin sostenía que todas las especies están relacionadas; es decir, cualquiera de las dos especies en la tierra hoy han compartido un ancestro común en algún momento de su historia.
  El proceso de especiación se examina en una página aparte.

  Enlazar con él.

Selección Natural

• Los seres vivos producen más descendencia que los recursos finitos disponibles para ellos pueden apoyar.
• Así las cosas vivientes se enfrentan a una constante lucha por la existencia .
• Los individuos de una población varían en sus fenotipos .
• Parte de esta variación es heredable; es decir, que es un reflejo de las variaciones en el genotipo .
• Esas variantes mejor adaptadas a las condiciones de su vida tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse a sí mismos ("supervivencia del más apto").
• En la medida en que sus adaptaciones son heredables, que serán transmitidos a su descendencia.

Las fuerzas de la ley de la selección natural en fenotipos, pero sólo si hay un cambio en los genotipos de una población se produjo cuenta la evolución.

La genética de poblaciones es el estudio de los genotipos y sus cambios en las poblaciones enteras. Enlace a una discusión.

La medida de "Vida Sana"

Fitness es una medida de éxito reproductivo . Las personas que dejan el mayor número de crías maduras son los más aptos. Esto puede lograrse de varias maneras:

• Survival o selección mortalidad
• El éxito de apareamiento o la selección sexual
• Tamaño de la familia o de la selección de fecundidad

Supervivencia

Cualquier rasgo que promueve la supervivencia - al menos hasta que uno de los años reproductivos son más - aumenta la aptitud. Tales rasgos son adaptaciones.

Selección Sexual

En la selección sexual, uno de los sexos - por lo general la hembra - elige entre los machos disponibles. Cualquier rasgo hereditario que mejora el éxito de apareamiento de ciertos individuos se hará más pronunciada en las generaciones venideras. Algunos ejemplos:

• Cuando esté listo para aparearse, hembra de tres spined sticklebacks (peces) eligen machos con muchos de clase II alelos MHC más varones con menos alelos. Alelos de clase II codifican las proteínas que presentan antígenos al sistema inmune. Presumiblemente, el más de ellos tenga, mayor es la diversidad de parásito antígenos su sistema inmune puede reconocer y defenderse.

  Enlace a la discusión de cómo el polimorfismo de alelos MHC protege contra los parásitos.

  Las hembras se distinguen entre los machos por moléculas solubles ("olores") los machos liberan en el agua. Cómo estos "olores" son controlados por los alelos del MHC no se conoce.
• Una cultura de Drosophila configurado con el mismo número de moscas de ojos rojos y blancos de ojos de ambos sexos será, después de 25 generaciones más o menos, llegar a tener sólo el rojo de ojos (el "normal") vuela en ella. Esto a pesar del hecho de que las moscas de ojos blancos son tan saludables y viven con tal de que las moscas de ojos rojos, es decir, son iguales en términos de supervivencia. Pero, como resulta, no sólo las hacen las mujeres de ojos rojos prefieren machos de ojos rojos, pero las hembras de ojos blancos hacen también.

En otros casos de la selección sexual, un fenotipo prefiere aparearse con otras del mismo fenotipo. Esto se llama apareamiento selectivo .

Selección Fecundidad

La producción de un gran número de maduro descendencia es una medida de la aptitud. Hago hincapié madura porque sólo ellos pueden pasar estos rasgos a otra generación. Algunas maneras de hacer esto:

• Cría anticipada. Si algunas hembras maduran sexualmente antes que otros, se han mejorado sus posibilidades de dejar descendencia.
• Para algunas especies (por ejemplo, pescado, ostras), que proporcionan poca o ninguna atención a sus crías, la aptitud se mide por el número de huevos fertilizados que producen.
• Para las especies (como nosotros) que se ocupan de sus crías, la selección actúa para reducir el tamaño de la familia (a un punto). Un amplio estudio en Utah (EE.UU.) demostró que en el siglo 19, las familias con menos hijos tenían más nietos sobrevivientes.

Todas las fuerzas de la selección natural señalados anteriormente trabajo en los individuos. Pero hay un creciente cuerpo de evidencia de que la selección natural puede actuar también sobre los grupos. La selección natural que parece funcionar en contra del beneficio de algunos individuos al tiempo que mejora las perspectivas de sus parientes se llama selección de parentesco . Se discute en una separada página. Enlace a ella .

Los seres humanos son Exentos de la selección natural?

Se ha argumentado que los avances en la medicina, la sanidad, etc., han eliminado a los humanos de los rigores de la selección natural. Probablemente hay algo de verdad en esto, pero tenga en cuenta:
de todos los huevos que son fertilizados humanos, menos de la mitad nunca habrá reproducirse a sí mismos.
Los otros son eliminados de la siguiente manera:

• Selección Mortalidad
  • Aproximadamente el 30% de los embarazos terminan en aborto espontáneo de embriones y fetos o muerte fetal.
  • La muerte en la infancia y la niñez afirma otro 5% o más.
• La selección sexual
  • Otro 20% va a sobrevivir hasta la edad adulta, pero nunca casarse.
• Selección Fecundidad
  • De las personas que se casan, el 10% no tendrá hijos.

Variación Continua

La mayoría de los rasgos en una población. por ejemplo,

• altura
• peso corporal

variar de una manera continua desde un extremo al otro.
Una parcela de la distribución del rasgo en una población a menudo produce una curva en forma de campana como este que muestra la distribución de alturas entre un grupo de personas mayores de la escuela secundaria de sexo masculino.
Esta distribución podría surgir de

• factores ambientales - tal vez la variación de la altura continuo en los chicos es simplemente un resultado de la variación en su dieta a medida que crecían.

o

• factores genéticos [ Ver ] - padres altos tienden a tener hijos altos

o - más probable - ambos.

La heredabilidad

Uno puede ordenar la contribución relativa de factores genéticos y ambientales mediante la comparación de la gama de un rasgo en la descendencia en comparación con el valor medio de ese rasgo en sus padres.
Si los hijos de padres seleccionados ocupar el mismo rango que toda la población, los factores ambientales están trabajando solos. El rasgo tiene unaheredabilidad cero .
Ejemplo: La longitud de las semillas de una cepa pura de granos puede variar a lo largo de varios milímetros. Sin embargo, si se acoplan muy grandes frijoles, la nueva cosecha no muestra ningún cambio a un tamaño más grande. Así que la heredabilidad de la longitud es cero.
Por otro lado, si la descendencia de dos extra-grandes ratones son tan grandes como son, genes son probablemente en el trabajo. El rasgo se dice que tiene una heredabilidad de 1.

Los efectos de la selección sobre Poblaciones

Las presiones de la selección natural puede afectar a la distribución de fenotipos en una población de varias maneras.

Selección de estabilización

La selección natural trabaja a menudo para eliminar a los individuos en ambos extremos de una gama de fenotipos que resultan en el éxito reproductivo de los que están cerca de la media. En tales casos, el resultado es a mantener el status quo .
No siempre es fácil ver por qué ambos extremos deben ser discapacitados; selección quizá sexual o pasivo a la depredación es en el trabajo. En cualquier caso, la estabilización de la selección es común. En los seres humanos, por ejemplo, la incidencia de la mortalidad infantil es mayor para muy pesado, así como para los bebés muy ligeros.

Selección direccional

Una población puede encontrarse en circunstancias en que las personas que ocupan un extremo en el rango de fenotipos son favorecidos sobre los demás.
Desde 1973, Peter y Rosemary Grant - ayudados por una sucesión de colegas - han estudiado los pinzones de Darwin en las Islas Galápagos.

Enlace a los dibujos de los pinzones de Darwin.

Cuando las precipitaciones, y por lo tanto los alimentos, son abundantes, los pinzones de tierra tienden a

• tener una dieta variada, por ejemplo, comer semillas de una variedad de tamaños;
• mostrar una variación considerable en el cuerpo y el pico del tamaño (grandes picos son mejores para las semillas grandes, pero pueden manejar pequeñas semillas, así como pequeños picos).

De 1976 a 1977, una severa sequía azotó las islas, prácticamente sin precipitaciones durante más de un año. Esto provocó una abrupta caída en la producción de las semillas que son el pilar de la dieta deGeospiza fortis , el pinzón terrestre mediano. La gráfica (de PT Boag y PR Grant en Ciencia 214 : 82, 1981) muestra cómo la población se redujo de 1400 a 200 en la isla de Daphne Mayor, una pequeña (10 acres = 4 hectáreas) miembro de las Islas Galápagos.

Enlace al mapa.

Una de las plantas para que sea a través de la sequía produce semillas en frutos grandes, duras que son prácticamente imposible para las aves con un pico menor que 10,5 mm para comer.
El muestreo de las aves que murieron, así como los que sobrevivieron mostraron que

• las aves más grandes se vieron favorecidos en los más pequeños;
• aquellos con picos más grandes fueron favorecidos sobre aquellos con los más pequeños.

	Longitud del pico (mm)	Profundidad Pico (mm)
Las aves muertas	10.68	9.42
Sobrevivientes	11.07	9.96

He aquí, pues era la selección natural en el trabajo.
Pero tenía que producir la evolución?
La respuesta resultó ser que sí. A medida que la población de G. fortis recuperó después de las lluvias volvieron, el tamaño medio cuerpo y profundidad pico de su descendencia era mayor que antes (un incremento del 04.05% para la profundidad de pico). La curva en forma de campana se había desplazado a la derecha - la selección direccional .

Más recientemente, las becas y colegas de la Facultad de Medicina de Harvard han demostrado que pico ancho y la profundidad en los pinzones terrestres están correlacionados con el tiempo y la intensidad de la expresión del gen, Bmp4 , (que codifica la proteína morfogenética ósea 4 ) en el tejido que formará el pico superior. Bmp4 expresión aparece anteriormente en desarrollo y con mayor intensidad en el gran pico Geospiza magnirostris (la gran pinzón terrestre) que en sus parientes más pequeños de pico, Geospiza fortis (el pinzón de tierra medio) y Geospiza fuliginosa (el pequeño pinzón terrestre). Ver Abzhanov, A., et al ., Ciencia , 3 de septiembre de 2004. Sin embargo, pico de longitud se correlaciona con la intensidad de la expresión del gen CaM que codifica el Ca 2+ proteína de unión a calmodulina en el tejido que formará el pico superior. CaMexpresión es mucho mayor en el tejido embrionario de los pinzones de cactus ( G . scandens y G. conirostris - ambos con largos picos - Ver ) que en sus parientes de pico corto, los pinzones de tierraG. fortis y G. magnirostris [ Ver ]. (Ver Abzhanov, A., et al ., Naturaleza , 3 de agosto de 2006.)

Melanismo industrial

Muchas especies de polillas en las islas británicas comenzaron a convertirse en un color más oscuro en el siglo 19.
El ejemplo mejor estudiado es la polilla moteada , Biston betularia . La polilla recibe su nombre de las marcas oscuras dispersas en sus alas y cuerpo.
En 1849, un mutante negro como el carbón fue encontrado cerca de Manchester, Inglaterra. Dentro de un siglo, esta forma negro había aumentado a 90% de la población en esta región.
La polilla vuela por la noche y descansa durante el día en los troncos de los árboles. En zonas alejadas de la actividad industrial, los troncos de los árboles son incrustaciones de líquenes . Como muestran las fotos, la forma de luz (círculo rojo) es prácticamente invisible en este contexto.
En las zonas donde la contaminación del aire es grave, la combinación de gases tóxicos y de hollín ha matado a los líquenes y los troncos ennegrecidos. En un contexto tal, la forma de luz se destaca notablemente.
La polilla es presa de las aves que arrancan desde su lugar de descanso por día. En bosques contaminados, la forma oscura tiene muchas más posibilidades de sobrevivir sin ser detectados. Cuando el genetista Inglés HBD Kettlewell (que suministró las fotos) dio a conocer las polillas de ambos tipos en el bosque, se observó que las aves lo hizo, de hecho, comer una fracción mucho mayor de las polillas de luz que libera de la oscuridad.
Dado que los programas de reducción de la contaminación se pusieron en marcha después de la Segunda Guerra Mundial, la forma de luz ha estado haciendo una reaparición en las zonas de Liverpool y Manchester.

Selección disruptiva

En algunas circunstancias, los individuos en ambos extremos de una gama de fenotipos son favorecidos sobre aquellos en el medio. Esto se llama selección disruptiva.
Un ejemplo:
Los residuos ("colas") de las minas a menudo contienen tales concentraciones altas de metales tóxicos (por ejemplo, cobre, plomo) que la mayoría de las plantas no pueden crecer en ellos. Sin embargo, algunas especies resistentes (por ejemplo, ciertas hierbas) son capaces de propagarse de la tierra no contaminada que rodea a este tipo de vertederos de residuos. Estas plantas se desarrollan resistencia a los metales tóxicos, mientras que su capacidad para crecer en suelo no contaminado disminuye. Debido a que las gramíneas son polinizadas por el viento, la cría entre las poblaciones resistentes y no resistentes continúa. Pero, evidentemente, la selección disruptiva es en el trabajo. Las tasas de mortalidad más altas de ambos

• menos plantas resistentes que crecen en suelos contaminados y
• plantas más resistentes que crecen en suelo no contaminado

conduce a la creciente divergencia de las poblaciones en dos subpoblaciones con las manifestaciones extremas de este rasgo.
La importancia evolutiva de la selección disruptiva radica en la posibilidad de que la reserva de genes puede llegar a ser dividida en dos distintos bancos de genes. Esto puede ser una forma en la que nuevas especies se forman.
La formación de una o más especies de una sola especie precursoras se llama especiación . Es el tema de una página aparte.